Wärmepumpen, Elektroautos und Solaranlagen speisen zunehmend unkoordiniert Strom ins Netz. Ortsnetzstationen, die das Rückgrat des Niederspannungsnetzes bilden, wurden für diese dynamischen Lastwechsel nicht entwickelt. Da ihre Lebensdauer typischerweise 40 Jahre beträgt, sind viele der aktuell genutzten Stationen nicht mit zeitgemäßer digitaler Messtechnik ausgestatet.
Die Folge: Netzüberlastungen führen dazu, dass Stadtwerke und andere Verteilnetzbetreiber an Kapazitätsgrenzen stoßen. Die steigenden Wartungskosten stellen vor allem für kleinere Versorger mit begrenztem Budget eine Herausforderung dar. Technische Fachkräfte müssen zusätzlich neue gesetzliche Vorgaben umsetzen, was ihren Arbeitsaufwand erhöht. Daher braucht es benutzerfreundliche digitale Lösungen.
Vorteile der Digitalisierung
Die Digitalisierung von Ortsnetzstationen eröffnet jedoch eine Möglichkeit, schrittweise vorzugehen und Investitionen gezielt an den konkreten Bedarf anzupassen.
Der klare Vorteil: Digitale Ortsnetzstationen erfassen Lastflüsse, Power Quality und Engpässe in Echtzeit und ermöglichen so eine schnelle Reaktion auf Störungen. Beispielsweise können Techniker sofort erkennen, wenn es durch das gleichzeitige Laden vieler Elektrofahrzeuge zu einer Überlastung kommt, und gezielte Maßnahmen ergreifen.
Dazu gehört beispielsweise die temporäre Steuerung von Lastspitzen durch intelligente Lastverlagerung oder die gezielte Aktivierung von Pufferspeichern, um kurzfristige Überlastungen auszugleichen. In kritischen Fällen können Netzbetreiber automatisch gesteuerte Schaltvorgänge nutzen, um Stromflüsse umzuleiten und sensible Netzbereiche zu entlasten.
Die präzise Erfassung von Netzparametern hilft zudem, Schwankungen in der Stromqualität zu identifizieren, bevor sie empfindliche Verbraucher wie medizinische Geräte oder industrielle Anlagen beeinträchtigen. Durch diese frühzeitige Erkennung lassen sich ungeplante Ausfälle vermeiden, die Netzstabilität verbessern und teure Notfallmaßnahmen reduzieren.
§14a EnWG: Der gesetzliche Druck zur Digitalisierung
§14a des Energiewirtschaftsgesetzes verpflichtet Netzbetreiber, steuerbare Verbrauchseinrichtungen wie Ladepunkte und Wärmepumpen in ihr Lastmanagement einzubinden.
Ohne Digitalisierung der Ortsnetzstationen …
- bleibt unklar, wo Engpässe auftreten,
- können Lastverschiebungen nicht effizient umgesetzt werden,
- sind Stadtwerke nicht auf zukünftige Netzanforderungen vorbereitet.
Digitale Ortsnetzstationen machen Verteilnetze stabiler
Digitalisierte Ortsnetzstationen erfassen eine Vielzahl an Netzparametern in Echtzeit. Dazu gehören Spannungsabweichungen und Überlastungen, die frühzeitig erkannt und ausgeglichen werden können. Ebenso werden Leistungsspitzen sowie Rückspeisungen aus erneuerbaren Energien kontinuierlich überwacht, um einen stabilen Netzbetrieb sicherzustellen. Zusätzlich erfassen Sensoren Umgebungsdaten wie Temperatur oder Türöffnungen, die wichtige Hinweise auf Betriebszustände oder unbefugte Zugriffe geben. Diese Überwachung erhöht nicht nur die Betriebssicherheit, sondern trägt auch zum Schutz vor Sabotage und Sachbeschädigung bei.
Präzisere Steuerung der Stromflüsse durch phasengenaues Lastmanagement
Phasengenaues Lastmanagement verbessert die Steuerung der Stromflüsse, insbesondere bei schwankenden Einspeisungen erneuerbarer Energien.
Die Integration von IoT-Sensoren spielt dabei eine entscheidende Rolle. Sie überwachen kontinuierlich alle relevanten Netzparameter und liefern eine datenbasierte Entscheidungsgrundlage für eine effizientere Steuerung und Instandhaltung des Netzes.
Die erfassten Daten gehen direkt in Netzleitstellen oder cloudbasierte Systeme ein. Der Vorteil liegt in der Möglichkeit, frühzeitig auf Veränderungen zu reagieren, gezielte Maßnahmen zur Laststeuerung zu ergreifen und Wartungseinsätze effizienter zu planen.
Digitale Zwillinge: Netzsimulation in Echtzeit
Ein wesentlicher Vorteil der Digitalisierung ist die Möglichkeit, digitale Zwillinge für das gesamte Verteilnetz zu erstellen. Ein digitaler Zwilling ist eine dynamische, datengetriebene Nachbildung eines realen Systems. Im Kontext eines Smart Grids bildet er das physische Netz digital ab und kombiniert physikalische Modelle mit Echtzeitdaten aus Sensoren und IoT-Geräten. Diese Technologie ermöglicht es Netzbetreibern, Engpässe frühzeitig zu erkennen und Maßnahmen zur Netzstabilisierung gezielt einzusetzen.
Digitale Ortsnetzstationen als Datenlieferanten im digitalen Zwilling
Digitale Ortsnetzstationen sind dabei ein zentraler Bestandteil des digitalen Zwillings, indem sie kontinuierlich Messwerte zu Spannungen, Strömen und Lastverhältnissen bereitstellen. Diese Daten fließen in das übergeordnete digitale Netzmodell ein und ermöglichen eine präzisere Steuerung sowie eine fundierte Netzplanung. Dabei werden verschiedene Datenquellen miteinander verknüpft, um Muster und Trends zu erkennen. Big Data-Analysen helfen, Verbrauchsprofile zu erstellen und Netzauslastungen vorherzusagen, sodass Investitionen gezielter gesteuert und Instandhaltungen effizienter koordiniert werden können. Durch die Integration digitaler Zwillinge lässt sich das gesamte Verteilnetz flexibler an neue Anforderungen anpassen und die Integration erneuerbarer Energien optimieren.
Einfache und kosteneffiziente Integration
Viele Stadtwerke stehen vor der Herausforderung, digitale Lösungen ohne große Systemänderungen zu integrieren. Anbieter wie Aidon, ein erfahrener Spezialist für digitale Netzlösungen und Marktführer in Skandinavien, bieten Lösungen, die sich flexibel in bestehende Infrastrukturen einfügt und eine reibungslose Implementierung ermöglicht. Sie ist langfristig skalierbar und unterstützt moderne Kommunikationsprotokolle, wodurch eine nahtlose Integration gewährleistet wird. Durch eine schrittweise Implementierung lassen sich Investitionen optimieren, während gleichzeitig erhöhte Cybersicherheit durch Verschlüsselungstechnologien und regelmäßige Sicherheitsupdates gewährleistet bleibt.
Kein großer Umbau der Ortsnetzstationen
Eine digitalisierte Ortsnetzstation lässt sich ohne große Umbauten nachrüsten und ermöglicht eine sichere Übertragung von Messwerten an bestehende Systeme. Die erfassten Daten stehen auch für digitale Zwillinge zur Verfügung, um eine präzisere Netzsteuerung zu ermöglichen.
Durch Fernwartung und Updates können neue Funktionen und Konfigurationsänderungen jederzeit aus der Ferne implementiert werden. Die modulare Bauweise der Systeme sorgt für Zukunftssicherheit, indem sie an neue Anforderungen angepasst werden kann. Automatisierte Alarme ermöglichen eine frühzeitige Erkennung von Abweichungen, sodass Netzbetreiber schnell auf Veränderungen reagieren können.
Für ihre datenbasierte Entscheidungsfindung erhalten Techniker präzise Echtzeitdaten, die eine Optimierung der Lastverteilung und eine Reduzierung von Netzausfällen ermöglichen.
Erfolgsbeispiel: Stadtwerk Haßfurt
Das Stadtwerk Haßfurt hat in einem Pilotprojekt digitale Messtechnik in mehreren Trafostationen installiert, um detaillierte Netzanalysen durchführen zu können. Bereits nach einem Jahr Laufzeit zeigt sich, dass die gewonnenen Daten wertvolle Einblicke in die Netzstabilität ermöglichen. Besonders auffällig war die Erkenntnis, dass nicht nur Verbraucher, sondern auch dezentrale Erzeuger wie Photovoltaik- und Windkraftanlagen zu Schwankungen im Netz beitragen. Die hohe Einspeisemenge erneuerbarer Energien hat bereits mehrfach dazu geführt, dass die Netzbetreiber aktiv eingreifen mussten, um Überlastungen zu vermeiden.
Neben der Überwachung von Lastflüssen und Spannungen konnte das Stadtwerk Haßfurt mithilfe der Messtechnik auch unerwartete Netzverschmutzungen durch minderwertige Wechselrichter und elektronische Komponenten identifizieren. Diese störenden Netzrückwirkungen beeinträchtigen die Stromqualität und verursachen zusätzliche Blindleistung, die durch eine bessere Steuerung reduziert werden kann.
Fazit: Warum Stadtwerke jetzt handeln sollten
Die Energiewende stellt Stadtwerke vor große Herausforderungen. Die steigende Zahl dezentraler Energieerzeuger sowie neuer Verbrauchslasten und Netzinfrastruktur wie Elektrofahrzeuge oder Wärmepumpen verlangt nach einer effizienteren Netzsteuerung.
Ortsnetzstationen spielen dabei eine entscheidende Rolle, da sie den Stromfluss stabilisieren und frühzeitig auf Engpässe reagieren können. Ohne eine Digitalisierung dieser Netzknoten bleibt eine präzise Steuerung jedoch unmöglich, was langfristig zu höheren Betriebskosten und Versorgungsrisiken führen kann.
Die Digitalisierung von Ortsnetzstationen hilft Netzbetreibern, Störungen frühzeitig zu erkennen und gezielt zu reagieren. Dies führt zu einer besseren Netzstabilität und einer optimierten Nutzung der bestehenden Infrastruktur. Durch die Erfüllung der gesetzlichen Vorgaben des §14a EnWG stellen sie außerdem sicher, dass sie zukünftigen Anforderungen gewachsen sind und Investitionen nachhaltig geplant werden können.
So vermeiden Stadtwerke hohe Entwicklungskosten
Aidon verfügt über mehr als 20 Jahre Erfahrung in der Digitalisierung von Netzen in Skandinavien, einem Markt, der in dieser Hinsicht bereits weiter fortgeschritten ist. Diese Expertise können deutsche Stadtwerke nutzen, ohne selbst hohe Entwicklungskosten tragen zu müssen.
Als verlässlicher Partner begleitet Aidon Stadtwerke langfristig bei der Digitalisierung und passt seine Lösungen an die spezifischen Anforderungen der Kunden an.